蒙哥攻宋之战发生于1253—1259年（蒙古蒙哥汗三年至九年，南宋宝祐元年至开庆元年），在蒙宋战争中，蒙哥汗统军攻宋实施战略大迂回的作战。
战略迂回
蒙哥鉴于缺少水军，难越长江天险，遂采取战略大迂回，从翼侧及侧后攻宋。蒙哥汗二年（1252年）七月，蒙哥命其弟忽必烈率军征大理（今属云南）。
三年九月，忽必烈率军至忒剌（今甘肃迭部县达拉沟）分兵三路南进，兀良合台率西路军，沿晏当路（今四川阿坝草原），经吐蕃境入云南；宗王抄合、也只烈率东路军经茂州（今四川茂汶）趋会川（今四川会理西），以作牵制；忽必烈率中路军，经满陀城（今四川汉原北）渡大渡河，取古清溪道南下，穿行1000公里山谷，于十一月进至金沙江畔。
十二月初，东、中路军先后渡过金沙江，与西路军会师于龙首关，合力攻击，全歼大理军主力，于十二月十五日，占领大理城。四年春，忽必烈留兀良合台继续作战，自率一部兵返回。秋，兀良合台军攻占善阐（今昆明），俘国王段兴智。五年，在段兴智的协助下，征降未附诸部，占领大理全境（参见忽必烈灭大理之战）。
蒙哥汗六年春，兀良合台偕段兴智向蒙哥汗献大理图。六月，蒙哥汗鉴于对宋的侧后包围已经完成，遂以宋囚使为名，决定由两翼攻宋。右翼，命兀良合台自云南，帖哥火鲁赤、带答儿自利州、兴元（今陕西汉中）南北对进夹攻四川；左翼，命宗王塔察儿、驸马帖里垓攻宋两淮。右翼北路军帖哥火鲁赤、带答儿沿嘉陵江、渠江南下，于十一月进抵重庆附近地区。
右翼南路兀良合台率军于九月击乌蒙（今云南昭通），趋石门（今四川高县西北），十月，破秃刺蛮三寨，于马湖江被宋军击退返回。次年正月，三路大军已先后原路返回（参见蒙古攻四川之战）。左翼塔察儿率军至东平（今属山东），因军纪不严，掠民羊豕，被蒙哥遣使问罪，攻宋未有成效。
蒙哥汗七年春，蒙哥汗为消耗南宋实力，再次命诸王、众将出师攻宋。右翼，命都元帅纽璘攻掠东川；命万户刘黑马、夹谷龙古带攻西川。左翼，命塔察儿攻荆襄。右翼：纽璘率军自利州经大获山（今四川阆中东北），出梁山军（今四川梁平），直抵夔门（今四川奉节瞿唐峡）；刘黑马、夹谷龙古带一举攻占成都。次年春，宋四川制置使蒲择之率军围成都。
纽璘还军至合州，趋成都赴援，于箭滩渡（今四川遂宁东涪江渡口），击败宋军阻击，长驱入成都。后在蒙古援军配合下，击败围成都宋军（成都之战），攻占成都府治所云顶山城（今四川金堂南），西川州县相继降附（参见纽粦攻四川之战）。左翼；塔察儿率10万骑攻襄阳、樊城，围樊城七日不克，率军返回。
亲征攻宋
蒙哥汗八年二月，蒙哥汗为建立超过父祖的功业，决定亲率大军攻宋。命兀良合台率军自大理经广西北上策应；忽必烈率军南攻鄂州；自率主力攻四川，企图东出夔门，浮江而下，待三路会师鄂州后，合兵攻临安（今杭州）。
七月，蒙哥率军4万，由陇州（今陕西陇县）经大散关（今宝鸡西南）南进。十月初八，至利州。擢利州守将巩昌便宜总帅汪德臣为征蜀前锋将，率军南进。二十四日，克苦竹隘（今四川剑门北小剑山顶），守将杨立战死。
十一月初八，克长宁山鹅顶堡（苦竹隘西），守将王佐战死。十一日，攻大获城（今四川阆中东北大获山上），宋将杨大渊请降，十二月初十，蒙哥汗至运山城（今四川蓬安东南），守将张大悦降。蒙古军至青居城（今四川南充），裨将刘渊杀都统段元?以城降，旋大良城（今四川广安东）等地也降蒙古。蒙哥征服川西北大部州县后，率军进至武胜山（今四川武胜县城附近），准备攻钓鱼城。
中弹卒世
蒙哥汗九年正月初一，蒙哥汗在武胜山庆贺新年时，与诸将议进退，述速忽里建议于重庆、钓鱼城之间，选精兵5万，命宿将守之，以牵制援师。然后避开钓鱼坚城，迂回夔、万（今四川万县市），俟冬水涸时，出三峡入两湖，至鄂州与忽必烈及兀良合台会师，一举可定东南。
蒙哥恃其兵强马壮，未纳其策，遂遣诸王末哥，攻礼义山城（今四川渠江东北，俗名三教寺）；曳刺秃鲁雄攻平良山城（今四川巴中西）；命降将杨大渊袭击合川旧城；纽璘自成都至涪州西蔺市（今四川涪陵西）架俘桥，阻宋军东援。
二月，蒙哥率军进至石子山（钓鱼城东），开始围攻钓鱼城。历时五个月未克，蒙古军疫病流行，士气大减。七月，蒙哥亲临现场指挥攻城时，身中飞石，后卒于军中，攻蜀蒙古军遂撤围北归（参见钓鱼城之战）。
同年八月，忽必烈率军渡过淮河，攻破大胜关（今河南罗山县南），南宋戍兵多遁逃。忽必烈率军直抵江北岸。九月初一，忽必烈在得知蒙哥死讯，仍率军南攻，破宋军10万人的阻截，渡过长江。初九，围攻鄂州。由于守城军民坚决抵抗，南宋援军集至，蒙古军攻城两月未下。
闰十一月初二，忽必烈得妻密信，欲北归争汗位。昏庸的宋军统帅贾似道，不但不乘机击败蒙古军，反而以割江为界，岁奉银、绢各20万两匹为条件，向忽必烈请降。忽必烈未置可否，即率军北归（参见鄂州之战）。时自大理北进的兀良合台军正围潭州（今长沙），忽必烈遣铁迈赤率精兵千人，铁骑3000，接应兀良合台军。
次年正月，兀良合台率军于浒黄州渡浮桥北还。贾似道乘机命夏贵以舟师截击其后队700人（一说170人），谎报大捷，蒙哥攻宋至此休战。